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JP7462243B2 - Composite Materials - Google Patents
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Description

本発明は、複合部材に関する。 The present invention relates to a composite component.

従来、セラミックスとプラスチックとを接着剤を介して貼り合わせた複合部材が知られている。しかしながら、セラミックス又はプラスチックに液状接着剤を塗布した後に、所定の圧力を加え、セラミックスとプラスチックとを接着剤を介して貼り合わせても、十分な接合強度を得ることは困難である。Conventionally, composite members in which ceramic and plastic are bonded together with an adhesive have been known. However, even if a liquid adhesive is applied to the ceramic or plastic, and then a certain pressure is applied to bond the ceramic and plastic together with the adhesive, it is difficult to obtain sufficient bonding strength.

そこで、特許文献1では、セラミックスの表面で液状接着剤を固化させて接着剤層を形成し、表面が接着剤層により被覆されているセラミックスに対して溶融樹脂を射出する方法を開示している。この方法により、セラミックスとプラスチックとの間に接着剤層が介在する複合体が製造される。Therefore, Patent Document 1 discloses a method in which a liquid adhesive is solidified on the surface of a ceramic to form an adhesive layer, and then molten resin is injected onto the ceramic whose surface is covered with the adhesive layer. This method produces a composite in which an adhesive layer is interposed between the ceramic and plastic.

特開2014-128975号公報JP 2014-128975 A

従来技術では、接着剤として、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート、酢酸二ブチル及び有機溶剤を主成分とする液状接着剤が使用されている。しかしながら、このような接着剤を使用した場合であっても、接着剤層が劣化した場合には、セラミックスとプラスチックとが剥離するおそれがある。In conventional technology, liquid adhesives whose main components are polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polybutylene terephthalate, dibutyl acetate, and organic solvents are used as adhesives. However, even when such adhesives are used, there is a risk that the ceramic and plastic may peel off if the adhesive layer deteriorates.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、接着剤を介さずに無機層と樹脂層とが強固に接合された複合部材を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the problems inherent in the prior art. The object of the present invention is to provide a composite member in which an inorganic layer and a resin layer are firmly bonded together without the use of an adhesive.

上記課題を解決するために、本発明の態様に係る複合部材は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を含有する無機物質を含む無機層を備える。複合部材は、無機層の表面に設けられ、樹脂と、樹脂内に分散され、無機層の無機物質と直接固着する無機粒子とを含有する樹脂層を備える。無機層の断面における気孔率は20%以下であり、赤外分光法又はX線回折法で測定した場合に、無機層からヒドロキシ基に由来するピークが検出される。In order to solve the above problems, a composite member according to an embodiment of the present invention comprises an inorganic layer containing an inorganic substance containing at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide. The composite member comprises a resin layer provided on the surface of the inorganic layer and containing a resin and inorganic particles dispersed in the resin and directly bonded to the inorganic substance of the inorganic layer. The porosity in a cross section of the inorganic layer is 20% or less, and when measured by infrared spectroscopy or X-ray diffraction, a peak derived from a hydroxyl group is detected from the inorganic layer.

図1は、本実施形態に係る複合部材の一例を概略的に示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a composite member according to the present embodiment. 図2は、本実施形態に係る無機層の一例を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view that illustrates an example of the inorganic layer according to this embodiment. 図3は、無機層の無機物質と樹脂層の無機粒子とが直接固着する様子を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing how the inorganic substance of the inorganic layer and the inorganic particles of the resin layer are directly bonded to each other. 図4は、無機層の無機物質と樹脂層の無機粒子とが連続して一体的に結合している様子を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing how the inorganic material of the inorganic layer and the inorganic particles of the resin layer are continuously and integrally bonded together. 図5は、実施例1の試験サンプルを500倍で観察したSEM像である。FIG. 5 is an SEM image of the test sample of Example 1 observed at 500x magnification. 図6は、実施例1の試験サンプルを5000倍で観察したSEM像である。FIG. 6 is an SEM image of the test sample of Example 1 observed at 5000 times. 図7は、実施例2の試験サンプルを500倍で観察したSEM像である。FIG. 7 is an SEM image of the test sample of Example 2 observed at 500x magnification. 図8は、実施例2の試験サンプルを5000倍で観察したSEM像である。FIG. 8 is an SEM image of the test sample of Example 2 observed at 5000 times. 図9は、比較例1の試験サンプルを500倍で観察したSEM像である。FIG. 9 is an SEM image of the test sample of Comparative Example 1 observed at 500x magnification. 図10は、比較例1の試験サンプルを5000倍で観察したSEM像である。FIG. 10 is an SEM image of the test sample of Comparative Example 1 observed at 5000 times. 図11は、実施例1の試験サンプル1において、位置1の反射電子像を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a backscattered electron image at position 1 in test sample 1 of Example 1. 図12は、実施例1の試験サンプル1において、位置1の反射電子像を二値化した画像である。FIG. 12 is a binarized image of a backscattered electron image at position 1 in test sample 1 of Example 1. 図13は、実施例1の試験サンプル1において、位置2の反射電子像を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a backscattered electron image at position 2 in test sample 1 of Example 1. 図14は、実施例1の試験サンプル1において、位置2の反射電子像を二値化した画像である。FIG. 14 is a binarized image of a backscattered electron image at position 2 in test sample 1 of Example 1. 図15は、実施例1の試験サンプル1において、位置3の反射電子像を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a backscattered electron image at position 3 in test sample 1 of Example 1. 図16は、実施例1の試験サンプル1において、位置3の反射電子像を二値化した画像である。FIG. 16 is a binarized image of a backscattered electron image at position 3 in test sample 1 of Example 1. 図17は、実施例1の無機層、アルミナ及び水酸化アルミニウムの赤外吸収スペクトルである。FIG. 17 shows infrared absorption spectra of the inorganic layer, alumina, and aluminum hydroxide of Example 1. 図18は、実施例1の無機層のXRDパターン、及び、アルミナのXRDパターンを示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing the XRD pattern of the inorganic layer and the XRD pattern of alumina in Example 1. 図19は、図18のXRDパターンを拡大したグラフであるFIG. 19 is a graph showing an enlarged view of the XRD pattern of FIG. 図20は、実施例1のXRDパターンのフィッティング結果、並びにICSD(無機結晶構造データベース)に登録されたベーマイト、γアルミナ及びαアルミナのXRDパターンを示すグラフである。FIG. 20 is a graph showing the fitting results of the XRD pattern of Example 1, and the XRD patterns of boehmite, γ-alumina, and α-alumina registered in the ICSD (Inorganic Crystal Structure Database). 図21は、アルミナのXRDパターンのフィッティング結果、並びにICSDに登録されたαアルミナ及びベーマイトのXRDパターンを示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing the fitting results of the XRD pattern of alumina, and the XRD patterns of α-alumina and boehmite registered in the ICSD. 図22は、ベーマイト及び水酸化アルミニウムのTG曲線である。FIG. 22 is a TG curve of boehmite and aluminum hydroxide.

以下、図面を用いて本実施形態に係る複合部材及び複合部材の製造方法について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。The composite member and the manufacturing method of the composite member according to this embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the dimensional ratios in the drawings have been exaggerated for the convenience of explanation and may differ from the actual ratios.

[複合部材]
本実施形態の複合部材1は、図1に示すように、無機層10と、樹脂層20とを備えている。樹脂層20は、無機層10の表面に設けられる。樹脂層20は、無機層10の一方の面のみに設けられてもよく、無機層10の両方の面に設けられてもよい。
[Composite material]
As shown in Fig. 1, the composite material 1 of the present embodiment includes an inorganic layer 10 and a resin layer 20. The resin layer 20 is provided on the surface of the inorganic layer 10. The resin layer 20 may be provided on only one surface of the inorganic layer 10, or on both surfaces of the inorganic layer 10.

(無機層10)
本実施形態に係る無機層10は、例えば図2に示すように、複数の粒子11を含んでいてもよい。無機層10は、無機物質の粒子11同士が互いに結合することにより形成されてもよい。
(Inorganic layer 10)
The inorganic layer 10 according to this embodiment may include a plurality of particles 11, for example, as shown in Fig. 2. The inorganic layer 10 may be formed by bonding the particles 11 of an inorganic substance to each other.

無機層10は、複数の粒子11の各々を結合する結合部12を含んでいてもよい。無機層10は、複数の粒子11が結合部12を介さず、複数の粒子11の各々が直接結合する部分を有していてもよい。結合部12は、複数の粒子11の各々の表面の一部を覆ってもよく、全部を覆ってもよい。The inorganic layer 10 may include bonding portions 12 that bond each of the multiple particles 11 together. The inorganic layer 10 may have a portion where the multiple particles 11 bond directly to each other without the bonding portions 12. The bonding portions 12 may cover a portion or the entire surface of each of the multiple particles 11.

無機層10は、無機物質を含む。無機物質は、複数の粒子11及び結合部12の少なくともいずれか一方に含まれていてよい。すなわち、無機物質は、複数の粒子11又は結合部12のいずれか一方に含まれてもよく、複数の粒子11及び結合部12の両方に含まれてもよい。The inorganic layer 10 contains an inorganic substance. The inorganic substance may be contained in at least one of the plurality of particles 11 and the bonding portions 12. That is, the inorganic substance may be contained in either the plurality of particles 11 or the bonding portions 12, or may be contained in both the plurality of particles 11 and the bonding portions 12.

無機層10に含まれる無機物質は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を含有する。すなわち、無機物質は、金属酸化物又は金属酸化水酸化物のいずれか一方を含有してもよく、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の両方を含有してもよい。金属酸化物は、金属元素に酸素のみが結合した化合物であることが好ましい。The inorganic material contained in the inorganic layer 10 contains at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide. That is, the inorganic material may contain either a metal oxide or a metal oxide hydroxide, or may contain both a metal oxide and a metal oxide hydroxide. The metal oxide is preferably a compound in which only oxygen is bonded to a metal element.

金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有していることが好ましい。本明細書において、アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びラジウムに加えて、ベリリウム及びマグネシウムを包含する。卑金属は、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、カドミウム、インジウム、すず、水銀、タリウム、鉛、ビスマス及びポロニウムを包含する。半金属は、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルを包含する。この中でも、無機物質は、亜鉛、アルミニウム及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有していることが好ましい。これらの金属元素を含有する無機物質は、後述するように、加圧加熱法により、無機物質に由来する結合部12を容易に形成することが可能となる。At least one of the metal oxide and the metal hydroxide oxide preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals, and metalloids. In this specification, the alkaline earth metals include calcium, strontium, barium, and radium, as well as beryllium and magnesium. The base metals include aluminum, zinc, gallium, cadmium, indium, tin, mercury, thallium, lead, bismuth, and polonium. The metalloids include boron, silicon, germanium, arsenic, antimony, and tellurium. Among these, it is preferable that the inorganic substance contains at least one metal element selected from the group consisting of zinc, aluminum, and magnesium. The inorganic substance containing these metal elements can easily form the bond 12 derived from the inorganic substance by a pressurized and heated method, as described below.

金属酸化物は、例えば酸化亜鉛、酸化マグネシウム、並びに酸化亜鉛と酸化マグネシウムとの複合体からなる群より選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。このような金属酸化物によって、耐久性の高い無機層10を得ることができる。The metal oxide may include at least one selected from the group consisting of zinc oxide, magnesium oxide, and a complex of zinc oxide and magnesium oxide. By using such a metal oxide, it is possible to obtain an inorganic layer 10 having high durability.

金属酸化水酸化物は、例えばアルミニウム酸化水酸化物を含んでいてもよい。アルミニウム酸化水酸化物としては、AlOOHの組成式で示されるベーマイトが挙げられる。ベーマイトは、水に不溶であり、酸及びアルカリにも常温下では、ほとんど反応しないことから化学的安定性が高い。さらに、ベーマイトは、脱水温度が500℃前後と高いことから耐熱性にも優れるという特性を有する。また、ベーマイトは、比重が3.07程度であるため、無機層10がベーマイトを含む場合には、軽量であり、かつ、化学的安定性に優れる無機層10を得ることができる。The metal oxide hydroxide may include, for example, aluminum oxide hydroxide. An example of an aluminum oxide hydroxide is boehmite, which has the composition formula AlOOH. Boehmite is insoluble in water and hardly reacts with acids or alkalis at room temperature, and therefore has high chemical stability. Furthermore, boehmite has a high dehydration temperature of about 500°C, and therefore has the property of excellent heat resistance. In addition, since boehmite has a specific gravity of about 3.07, when the inorganic layer 10 contains boehmite, it is possible to obtain an inorganic layer 10 that is lightweight and has excellent chemical stability.

無機層10に含まれる無機物質がベーマイトである場合、粒子11は、ベーマイト相のみを含む粒子であってもよく、ベーマイトと、ベーマイト以外の酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムとの混合相を含む粒子であってもよい。例えば、粒子11は、ベーマイトを含む相と、ギブサイト(Al(OH))を含む相が混合した粒子であってもよい。隣接する粒子11は、アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して結合していることが好ましい。すなわち、粒子11は、有機化合物を含む有機バインダーで結合しておらず、アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物以外の無機物質を含む無機バインダーでも結合していないことが好ましい。なお、隣接する粒子11がアルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して結合している場合、当該アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物は、結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。 When the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 is boehmite, the particles 11 may be particles containing only a boehmite phase, or may be particles containing a mixed phase of boehmite and aluminum oxide or aluminum hydroxide other than boehmite. For example, the particles 11 may be particles containing a phase containing boehmite and a phase containing gibbsite (Al(OH) 3 ) mixed together. Adjacent particles 11 are preferably bonded together via at least one of an aluminum oxide and an aluminum hydroxide. That is, the particles 11 are preferably not bonded together with an organic binder containing an organic compound, and are preferably not bonded together with an inorganic binder containing an inorganic substance other than an aluminum oxide and an aluminum hydroxide. In addition, when adjacent particles 11 are bonded together with at least one of an aluminum oxide and an aluminum hydroxide, the aluminum oxide and the aluminum hydroxide may be crystalline or amorphous.

無機層10がベーマイトを含む場合、ベーマイト相の存在割合が50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましい。ベーマイト相の割合が増加することにより、軽量であり、かつ、化学的安定性及び耐熱性に優れた無機層10を得ることができる。なお、無機層10におけるベーマイト相の割合は、X線回折法により無機層10のX線回折パターンを測定した後、リートベルト解析を行うことにより、求めることができる。When the inorganic layer 10 contains boehmite, the proportion of the boehmite phase is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. By increasing the proportion of the boehmite phase, it is possible to obtain an inorganic layer 10 that is lightweight and has excellent chemical stability and heat resistance. The proportion of the boehmite phase in the inorganic layer 10 can be determined by measuring the X-ray diffraction pattern of the inorganic layer 10 by X-ray diffraction method and then performing Rietveld analysis.

無機層10に含まれる無機物質がベーマイトである場合、結合部12がベーマイト相を含んでいてもよい。結合部12がベーマイト相を含む場合、複数の粒子11は、窒化アルミニウムを含んでいてもよい。窒化アルミニウムは、電気抵抗が大きく絶縁耐力も高い特性を有し、さらにセラミックス材料としては非常に高い熱伝導率を示す。複数の粒子11は、有機化合物を含む有機バインダーで結合しておらず、ベーマイト相以外の無機バインダーでも結合していなくてもよい。また、後述するように、無機層10は、無機物質の粉末と水との混合物を加圧しながら加熱することにより形成することができ、反応促進剤なども使用する必要がない。そのため、無機層10は、有機バインダー及び無機バインダー、並びに反応促進剤に由来する不純物が存在しないことから、窒化アルミニウム及びベーマイト本来の特性を保持することが可能となる。When the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 is boehmite, the bonding portion 12 may contain a boehmite phase. When the bonding portion 12 contains a boehmite phase, the plurality of particles 11 may contain aluminum nitride. Aluminum nitride has a characteristic of high electrical resistance and high dielectric strength, and further exhibits a very high thermal conductivity as a ceramic material. The plurality of particles 11 may not be bonded with an organic binder containing an organic compound, and may not be bonded with an inorganic binder other than the boehmite phase. In addition, as described below, the inorganic layer 10 can be formed by heating a mixture of powder of an inorganic substance and water while pressurizing it, and there is no need to use a reaction accelerator or the like. Therefore, since the inorganic layer 10 does not contain impurities derived from the organic binder, the inorganic binder, and the reaction accelerator, it is possible to maintain the original properties of aluminum nitride and boehmite.

無機物質は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを主成分として含有することがより好ましい。すなわち、無機物質は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを50mol%以上含有することが好ましく、80mol%以上含有することがより好ましい。また、無機層10も、酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を主成分とすることが好ましい。すなわち、無機層10は、酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を50mol%以上含有することが好ましく、80mol%以上含有することがより好ましい。It is more preferable that the inorganic substance contains at least one of the oxide and hydroxide oxide of the above metal element as a main component. That is, it is preferable that the inorganic substance contains at least one of the oxide and hydroxide oxide of the above metal element in an amount of 50 mol% or more, and more preferably in an amount of 80 mol% or more. It is also preferable that the inorganic layer 10 contains at least one of the oxide and hydroxide oxide as a main component. That is, it is preferable that the inorganic layer 10 contains at least one of the oxide and hydroxide oxide in an amount of 50 mol% or more, and more preferably in an amount of 80 mol% or more.

無機層10に含まれる無機物質は、多結晶体であることが好ましい。無機層10に含まれる無機物質が多結晶体であることにより、無機物質がアモルファスである場合と比べて、耐久性の高い無機層10を得ることができる。無機物質の粒子11は結晶質の粒子であり、無機層10は多数の粒子11が凝集してなるものであってもよい。なお、無機物質の粒子11は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有する結晶質の粒子であることがより好ましい。また、無機物質の粒子11は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを含有する結晶質の粒子であることが好ましい。無機物質の粒子11は、上記金属元素の酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一つを主成分とする結晶質の粒子であることがより好ましい。The inorganic substance contained in the inorganic layer 10 is preferably polycrystalline. By using a polycrystalline inorganic substance contained in the inorganic layer 10, it is possible to obtain an inorganic layer 10 having high durability compared to when the inorganic substance is amorphous. The inorganic substance particles 11 may be crystalline particles, and the inorganic layer 10 may be formed by agglomeration of a large number of particles 11. It is more preferable that the inorganic substance particles 11 are crystalline particles containing at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals, and semimetals. It is also preferable that the inorganic substance particles 11 are crystalline particles containing at least one of the oxides and hydroxide oxides of the above metal elements. It is more preferable that the inorganic substance particles 11 are crystalline particles containing at least one of the oxides and hydroxide oxides of the above metal elements as a main component.

無機層10に含まれる無機物質は、カルシウム化合物の水和物を含まないことが好ましい。ここでいうカルシウム化合物は、ケイ酸三カルシウム(エーライト、3CaO・SiO)、ケイ酸二カルシウム(ビーライト、2CaO・SiO)、カルシウムアルミネート(3CaO・Al)、カルシウムアルミノフェライト(4CaO・Al・Fe)、硫酸カルシウム(CaSO・2HO)である。無機層10に含まれる無機物質が上記カルシウム化合物の水和物を含む場合、無機層10の断面における気孔率が20%を超えて、強度が低下する可能性がある。そのため、無機物質は、上記カルシウム化合物の水和物を含まないことが好ましい。また、無機層10に含まれる無機物質は、リン酸セメント、リン酸亜鉛セメント、及びリン酸カルシウムセメントも含まないことが好ましい。無機物質がこれらのセメントを含まないことにより、無機層10の断面における気孔率が低下することから、機械的強度を高めることができる。 The inorganic substance contained in the inorganic layer 10 preferably does not contain a hydrate of a calcium compound. The calcium compounds referred to here are tricalcium silicate (alite, 3CaO.SiO 2 ), dicalcium silicate (belite, 2CaO.SiO 2 ), calcium aluminate ( 3CaO.Al 2 O 3 ), calcium aluminoferrite (4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 ), and calcium sulfate (CaSO 4.2H 2 O). When the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 contains a hydrate of the calcium compound, the porosity of the cross section of the inorganic layer 10 may exceed 20%, resulting in a decrease in strength. Therefore, it is preferable that the inorganic substance does not contain a hydrate of the calcium compound. In addition, it is preferable that the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 does not contain phosphate cement, zinc phosphate cement, or calcium phosphate cement. When the inorganic substance does not contain these cements, the porosity of the cross section of the inorganic layer 10 decreases, thereby increasing the mechanical strength.

複数の粒子11の平均粒子径は、特に限定されない。粒子11の平均粒子径は、300nm以上50μm以下であることが好ましく、300nm以上30μm以下であることがより好ましく、300nm以上20μm以下であることがさらに好ましい。無機物質の粒子11の平均粒子径がこの範囲内であることにより、粒子11同士が強固に結合し、無機層10の強度を高めることができる。なお、本明細書において、「平均粒子径」の値としては、特に言及のない限り、走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用い、数~数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用する。The average particle diameter of the plurality of particles 11 is not particularly limited. The average particle diameter of the particles 11 is preferably 300 nm or more and 50 μm or less, more preferably 300 nm or more and 30 μm or less, and even more preferably 300 nm or more and 20 μm or less. When the average particle diameter of the inorganic particles 11 is within this range, the particles 11 are firmly bonded to each other, and the strength of the inorganic layer 10 can be increased. In this specification, the value of "average particle diameter" is, unless otherwise specified, a value calculated as the average particle diameter of particles observed in several to several tens of fields of view using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM).

無機物質の粒子11の形状は特に限定されないが、例えば球状とすることができる。また、粒子11は、ウィスカー状(針状)の粒子、又は鱗片状の粒子であってもよい。ウィスカー状粒子又は鱗片状粒子は、球状粒子と比べて他の粒子との接触性が高まり、無機層10の強度が向上しやすい。そのため、粒子11としてこのような形状の粒子を用いることにより、無機層10全体の強度を高めることが可能となる。The shape of the inorganic particle 11 is not particularly limited, but can be, for example, spherical. The particle 11 may also be a whisker-like (needle-like) particle or a scale-like particle. Compared to spherical particles, whisker-like particles or scale-like particles have a higher contact with other particles, and the strength of the inorganic layer 10 is more likely to be improved. Therefore, by using particles of such a shape as the particle 11, it is possible to increase the strength of the inorganic layer 10 as a whole.

ここで、無機層10に含まれる無機物質は、実質的に水和物を含まないことが好ましい。本明細書において、「無機物質は、実質的に水和物を含有しない」とは、無機物質に故意に水和物を含有させたものではないことを意味する。そのため、無機物質に水和物が不可避不純物として混入した場合は、「無機物質は、実質的に水和物を含有しない」という条件を満たす。なお、ベーマイトは金属酸化水酸化物であることから、本明細書においては水和物に包含されない。Here, it is preferable that the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 does not substantially contain hydrates. In this specification, "the inorganic substance does not substantially contain hydrates" means that hydrates have not been intentionally included in the inorganic substance. Therefore, when hydrates are mixed into the inorganic substance as unavoidable impurities, the condition "the inorganic substance does not substantially contain hydrates" is met. Note that boehmite is a metal oxide hydroxide, and is therefore not included in the hydrates in this specification.

無機層10は、無機物質の粒子群により構成されていることが好ましい。すなわち、無機層10は、無機物質を含む複数の粒子11により構成されており、無機物質の粒子11同士が互いに結合することにより、無機層10が形成されていることが好ましい。この際、粒子11同士は、点接触の状態であってもよく、粒子11の粒子面同士が接触した面接触の状態であってもよい。It is preferable that the inorganic layer 10 is composed of a group of particles of an inorganic substance. That is, it is preferable that the inorganic layer 10 is composed of a plurality of particles 11 containing an inorganic substance, and the inorganic layer 10 is formed by bonding the particles 11 of the inorganic substance to each other. In this case, the particles 11 may be in a state of point contact with each other, or may be in a state of surface contact in which the particle surfaces of the particles 11 are in contact with each other.

結合部12は、非晶質の無機化合物を含むことが好ましい。具体的には、結合部12は、非晶質の無機化合物のみを含む部位であってもよく、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在してなる部位であってもよい。また、結合部12は、非晶質の無機化合物の内部に結晶質の無機化合物が分散した部位であってもよい。非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とが混在している場合、非晶質の無機化合物と結晶質の無機化合物とは、同じ化学組成を有していてもよく、互いに異なる化学組成を有していてもよい。It is preferable that the bonding portion 12 contains an amorphous inorganic compound. Specifically, the bonding portion 12 may be a portion containing only an amorphous inorganic compound, or a portion containing a mixture of an amorphous inorganic compound and a crystalline inorganic compound. The bonding portion 12 may also be a portion in which a crystalline inorganic compound is dispersed inside an amorphous inorganic compound. When an amorphous inorganic compound and a crystalline inorganic compound are mixed, the amorphous inorganic compound and the crystalline inorganic compound may have the same chemical composition, or may have different chemical compositions.

無機物質の粒子11及び結合部12は同じ金属元素を含有し、当該金属元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。すなわち、粒子11に含まれる無機物質と、結合部12に含まれる非晶質の無機物質は、少なくとも同じ金属元素を含有していることが好ましい。粒子11に含まれる無機物質と、結合部12に含まれる非晶質の無機物質は化学組成が同じであってもよく、化学組成が異なっていてもよい。具体的には、金属元素が亜鉛である場合、粒子11に含まれる無機物質と結合部12に含まれる非晶質の無機物質は、両方とも酸化亜鉛(ZnO)であってもよい。あるいは、粒子11に含まれる無機物質はZnOであるが、結合部12に含まれる非晶質の無機物質はZnO以外の亜鉛含有酸化物であってもよい。It is preferable that the inorganic particle 11 and the bond 12 contain the same metal element, and the metal element is at least one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals, and semimetals. That is, it is preferable that the inorganic substance contained in the particle 11 and the amorphous inorganic substance contained in the bond 12 contain at least the same metal element. The inorganic substance contained in the particle 11 and the amorphous inorganic substance contained in the bond 12 may have the same chemical composition or different chemical compositions. Specifically, when the metal element is zinc, the inorganic substance contained in the particle 11 and the amorphous inorganic substance contained in the bond 12 may both be zinc oxide (ZnO). Alternatively, the inorganic substance contained in the particle 11 is ZnO, but the amorphous inorganic substance contained in the bond 12 may be a zinc-containing oxide other than ZnO.

粒子11及び結合部12の両方に含まれる金属酸化物は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、並びに酸化亜鉛と酸化マグネシウムとの複合体からなる群より選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。後述するように、これらの金属酸化物を用いることにより、簡易な方法で結合部12を形成することが可能となる。The metal oxide contained in both the particle 11 and the bonding portion 12 is preferably at least one selected from the group consisting of zinc oxide, magnesium oxide, and a complex of zinc oxide and magnesium oxide. As described later, by using these metal oxides, it is possible to form the bonding portion 12 by a simple method.

無機層10の断面における気孔率は20%以下である。すなわち、無機層10の断面を観察した場合、単位面積あたりの気孔の割合の平均値が20%以下である。気孔率が20%以下の場合には、気孔を起点として、無機層10にひび割れが発生することが抑制されるため、複合部材1の曲げ強さを高めることが可能となる。なお、無機層10の断面における気孔率は15%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。無機層10の断面における気孔率が小さいほど、気孔を起点としたひび割れが抑制されるため、複合部材1の強度を高めることが可能となる。The porosity in the cross section of the inorganic layer 10 is 20% or less. That is, when the cross section of the inorganic layer 10 is observed, the average ratio of pores per unit area is 20% or less. When the porosity is 20% or less, the occurrence of cracks in the inorganic layer 10 starting from the pores is suppressed, so that the bending strength of the composite material 1 can be increased. In addition, the porosity in the cross section of the inorganic layer 10 is preferably 15% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 5% or less. The smaller the porosity in the cross section of the inorganic layer 10, the more cracks starting from the pores are suppressed, so that the strength of the composite material 1 can be increased.

本明細書において、気孔率は次のように求めることができる。まず、無機層10の断面を観察し、気孔と気孔以外とを判別する。そして、単位面積と当該単位面積中の気孔の面積とを測定し、単位面積あたりの気孔の割合を求める。このような単位面積あたりの気孔の割合を複数箇所で求めた後、単位面積あたりの気孔の割合の平均値を、気孔率とする。なお、無機層10の断面を観察する際には、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)を用いることができる。また、単位面積と当該単位面積中の気孔の面積は、顕微鏡で観察した画像を二値化することにより測定してもよい。In this specification, the porosity can be determined as follows. First, the cross section of the inorganic layer 10 is observed to distinguish between pores and non-pores. Then, the unit area and the area of the pores in the unit area are measured to determine the ratio of pores per unit area. After determining the ratio of pores per unit area in multiple locations, the average ratio of pores per unit area is taken as the porosity. When observing the cross section of the inorganic layer 10, an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM), or a transmission electron microscope (TEM) can be used. The unit area and the area of the pores in the unit area may also be measured by binarizing an image observed with a microscope.

無機層10の内部に存在する気孔の大きさは特に限定されないが、可能な限り小さい方が好ましい。気孔の大きさが小さいことにより、気孔を起点としたひび割れが抑制されるため、無機層10の強度を高め、無機層10の機械加工性を向上させることが可能となる。なお、無機層10の気孔の大きさは、5μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。無機層10の内部に存在する気孔の大きさは、上述の気孔率と同様に、無機層10の断面を顕微鏡で観察することにより、求めることができる。The size of the pores present inside the inorganic layer 10 is not particularly limited, but it is preferable that they are as small as possible. The small size of the pores suppresses cracks originating from the pores, thereby increasing the strength of the inorganic layer 10 and improving the machinability of the inorganic layer 10. The size of the pores in the inorganic layer 10 is preferably 5 μm or less, more preferably 1 μm or less, and even more preferably 100 nm or less. The size of the pores present inside the inorganic layer 10 can be determined by observing the cross section of the inorganic layer 10 with a microscope, similar to the above-mentioned porosity.

複合部材1では、赤外分光法又はX線回折法で測定した場合に、無機層10からヒドロキシ基に由来するピークが検出される。具体的には、上記ピークのピーク面積がバックグラウンドレベルよりも大きい場合に、無機層10から上記ピークが検出されると判断することができる。ピーク面積は、無機層10を構成する材料の種類にもよるが、後述する実施例で実施する方法によって算出することができる。赤外分光法で測定する場合、ピーク面積は、2cm-1以上であってもよく、3cm-1以上であってもよい。X線回折法で測定する場合、ピーク面積は、1000°(2θ)・cps以上であってもよく、2000(2θ)・cps以上であってもよく、4000°(2θ)・cps以上であってもよい。 In the composite member 1, when the composite member 1 is measured by infrared spectroscopy or X-ray diffraction, a peak derived from a hydroxyl group is detected from the inorganic layer 10. Specifically, when the peak area of the peak is larger than the background level, it can be determined that the peak is detected from the inorganic layer 10. The peak area depends on the type of material constituting the inorganic layer 10, but can be calculated by a method implemented in the examples described below. When the composite member 1 is measured by infrared spectroscopy, the peak area may be 2 cm -1 or more, or 3 cm -1 or more. When the composite member 1 is measured by X-ray diffraction, the peak area may be 1000° (2θ)·cps or more, 2000 (2θ)·cps or more, or 4000° (2θ)·cps or more.

無機層10を高温で加熱するとヒドロキシ基が脱離してしまうため、無機層10に上記のようなピークが検出されるには、無機層10を低温で加熱する必要がある。無機層10は、後述するように、原料を50~300℃のような低温で加熱しながら加圧することにより得ることができるため、ヒドロキシ基に由来するピークが検出される。また、無機層10は、低温で加熱しながら加圧することにより得ることができるため、例えば、無機層10に耐熱性の低い部材を添加することができる。無機層10には、例えば、樹脂粒子及び色素のような有機物を添加することができる。 When the inorganic layer 10 is heated at a high temperature, the hydroxyl groups are eliminated, so in order to detect the above-mentioned peaks in the inorganic layer 10, it is necessary to heat the inorganic layer 10 at a low temperature. As described below, the inorganic layer 10 can be obtained by applying pressure while heating the raw material at a low temperature, such as 50 to 300°C, so that a peak derived from the hydroxyl groups is detected. In addition, since the inorganic layer 10 can be obtained by applying pressure while heating at a low temperature, for example, a material with low heat resistance can be added to the inorganic layer 10. For example, organic substances such as resin particles and pigments can be added to the inorganic layer 10.

無機層10の厚みt1は特に限定されないが、例えば50μm以上とすることができる。本実施形態の複合部材1は、後述するように、加圧加熱法により形成している。そのため、厚みの大きな無機層10を容易に得ることができる。なお、無機層10の厚みt1は1mm以上とすることができ、1cm以上とすることもできる。無機層10の厚みt1の上限は特に限定されないが、例えば50cmとすることができる。The thickness t1 of the inorganic layer 10 is not particularly limited, but can be, for example, 50 μm or more. The composite member 1 of this embodiment is formed by a pressurized heating method, as described below. Therefore, an inorganic layer 10 with a large thickness can be easily obtained. The thickness t1 of the inorganic layer 10 can be 1 mm or more, and can also be 1 cm or more. The upper limit of the thickness t1 of the inorganic layer 10 is not particularly limited, but can be, for example, 50 cm.

(樹脂層20)
樹脂層20は、図1に示すように、樹脂21と、無機粒子22とを含有する。無機粒子22は、樹脂21内に分散される。したがって、樹脂21は、無機粒子22の表面の少なくとも一部を覆う。樹脂21は、無機粒子22の表面の一部のみを覆っていてもよく、無機粒子22の全表面を覆っていてもよい。
(Resin layer 20)
1 , the resin layer 20 contains a resin 21 and inorganic particles 22. The inorganic particles 22 are dispersed in the resin 21. Thus, the resin 21 covers at least a portion of the surface of the inorganic particles 22. The resin 21 may cover only a portion of the surface of the inorganic particles 22, or may cover the entire surface of the inorganic particles 22.

無機粒子22は、図3に示すように、無機層10の無機物質と直接固着する。無機粒子22が無機層10の無機物質と直接固着することにより、無機層10と樹脂層20との接着力が向上するため、無機層10と樹脂層20とが剥離するのを抑制することができる。なお、本実施形態でいう固着とは、無機粒子22と無機層10とが接しており、無機粒子22が無機層10と樹脂層20との接着力向上に貢献していることを意味する。したがって、本実施形態でいう固着とは、無機粒子22と無機層10とが接しているが、無機粒子22と無機層10に含まれる無機物質とが連続して一体的に結合していないものも包含される。As shown in FIG. 3, the inorganic particles 22 are directly bonded to the inorganic substance of the inorganic layer 10. By directly bonding the inorganic particles 22 to the inorganic substance of the inorganic layer 10, the adhesive strength between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 is improved, so that peeling between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 can be suppressed. Note that the adhesion in this embodiment means that the inorganic particles 22 and the inorganic layer 10 are in contact with each other, and the inorganic particles 22 contribute to improving the adhesive strength between the inorganic layer 10 and the resin layer 20. Therefore, the adhesion in this embodiment also includes a case where the inorganic particles 22 and the inorganic layer 10 are in contact with each other, but the inorganic particles 22 and the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 are not continuously and integrally bonded.

なお、図4に示すように、無機粒子22と無機層10に含まれる無機物質とは、連続して一体的に結合していることが好ましい。無機粒子22と無機層10に含まれる無機物質とがこのように結合することにより、無機層10と樹脂層20とが無機物質及び無機粒子22を介して強固に結合する。そのため、無機層10と樹脂層20との接着力が向上するため、無機層10と樹脂層20との剥離をさらに抑制することができる。 As shown in Figure 4, it is preferable that the inorganic particles 22 and the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 are continuously and integrally bonded. By bonding the inorganic particles 22 and the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 in this manner, the inorganic layer 10 and the resin layer 20 are firmly bonded via the inorganic substance and the inorganic particles 22. Therefore, the adhesive strength between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 is improved, and peeling between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 can be further suppressed.

樹脂21は、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリアクリレート、エチレン-酢酸ビニル共重合体、オレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドからなる群より選択される少なくとも1つの樹脂が含まれることが好ましい。熱硬化性樹脂は、例えば、ポリアクリレート、エポキシ樹脂、ポリウレタン及びポリイミドからなる群より選択される少なくとも1つの樹脂が含まれることが好ましい。Resin 21 may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin. The thermoplastic resin preferably includes at least one resin selected from the group consisting of polyacrylate, ethylene-vinyl acetate copolymer, olefin resin, polyvinyl butyral, polyethylene terephthalate, and polyimide. The thermosetting resin preferably includes at least one resin selected from the group consisting of polyacrylate, epoxy resin, polyurethane, and polyimide.

無機粒子22は、例えば無機物質を含んでいる。無機粒子22に含まれる無機物質は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を含んでいてもよい。すなわち、無機物質は、金属酸化物又は金属酸化水酸化物のいずれか一方を含んでいてもよく、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の両方を含んでいてもよい。金属酸化物は、金属元素に酸素のみが結合した化合物であることが好ましい。金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、卑金属及び半金属からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属元素を含有していることが好ましい。 The inorganic particles 22 contain, for example, an inorganic substance. The inorganic substance contained in the inorganic particles 22 may contain at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide. That is, the inorganic substance may contain either a metal oxide or a metal oxide hydroxide, or may contain both a metal oxide and a metal oxide hydroxide. The metal oxide is preferably a compound in which only oxygen is bonded to a metal element. At least one of the metal oxide and the metal oxide hydroxide preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, base metals, and semimetals.

無機粒子22は、無機層10の無機物質に含まれる金属元素を含むことが好ましい。無機層10に含まれる無機物質と、樹脂層20に含まれる無機粒子22とが同種の金属元素を含むことにより、無機層10の無機物質と無機粒子22との反応性が高くなる。そのため、無機層10の無機物質と無機粒子22との結合が強くなり、無機層10と樹脂層20との密着性をより向上させることができる。無機層10の無機物質と、無機粒子22に含まれる無機物質とは、化学組成が同じであってもよく、異なっていてもよい。具体的には、金属元素が亜鉛である場合、無機層10の無機物質と無機粒子22に含まれる無機物質は、両方とも酸化亜鉛(ZnO)であってもよい。あるいは、無機層10の無機物質はZnOであるが、無機粒子22に含まれる無機物質はZnO以外の亜鉛含有酸化物であってもよい。It is preferable that the inorganic particles 22 contain a metal element contained in the inorganic substance of the inorganic layer 10. When the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 and the inorganic particles 22 contained in the resin layer 20 contain the same type of metal element, the reactivity between the inorganic substance of the inorganic layer 10 and the inorganic particles 22 is increased. Therefore, the bond between the inorganic substance of the inorganic layer 10 and the inorganic particles 22 is strengthened, and the adhesion between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 can be further improved. The inorganic substance of the inorganic layer 10 and the inorganic substance contained in the inorganic particles 22 may have the same chemical composition or may have different chemical compositions. Specifically, when the metal element is zinc, the inorganic substance of the inorganic layer 10 and the inorganic substance contained in the inorganic particles 22 may both be zinc oxide (ZnO). Alternatively, the inorganic substance of the inorganic layer 10 is ZnO, but the inorganic substance contained in the inorganic particles 22 may be a zinc-containing oxide other than ZnO.

無機粒子22はヒドロキシ基を有することが好ましい。無機粒子22は、例えば、シリカ及びアルミナなどの酸化物、水酸化アルミニウムなどのような水酸化物を含んでいてもよい。無機粒子22がヒドロキシ基を有することにより、無機粒子22と無機層10の無機物質とが、水素結合によって強固に結合する。そのため、無機層10と樹脂層20との密着性をさらに向上させることができる。なお、無機粒子22がヒドロキシ基を有するか否かは、上述のように、赤外分光法又はX線回折法で測定することができる。It is preferable that the inorganic particles 22 have a hydroxyl group. The inorganic particles 22 may contain, for example, oxides such as silica and alumina, or hydroxides such as aluminum hydroxide. When the inorganic particles 22 have a hydroxyl group, the inorganic particles 22 and the inorganic material of the inorganic layer 10 are firmly bonded by hydrogen bonds. Therefore, the adhesion between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 can be further improved. Whether the inorganic particles 22 have a hydroxyl group can be measured by infrared spectroscopy or X-ray diffraction, as described above.

無機粒子22の平均粒子径は、特に限定されない。無機粒子22の平均粒子径は、300nm以上50μm以下であることが好ましく、300nm以上30μm以下であることがより好ましく、300nm以上20μm以下であることがさらに好ましい。無機粒子22の平均粒子径がこの範囲内であることにより、樹脂層20の機械的強度を大きく損ねることなく、無機層10と樹脂層20との接着強度を高めることができる。The average particle diameter of the inorganic particles 22 is not particularly limited. The average particle diameter of the inorganic particles 22 is preferably 300 nm or more and 50 μm or less, more preferably 300 nm or more and 30 μm or less, and even more preferably 300 nm or more and 20 μm or less. By having the average particle diameter of the inorganic particles 22 within this range, the adhesive strength between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 can be increased without significantly impairing the mechanical strength of the resin layer 20.

無機粒子22の各々の形状は特に限定されないが、例えば球状とすることができる。また、無機粒子22の各々は、ウィスカー状(針状)の粒子、又は鱗片状の粒子であってもよい。The shape of each of the inorganic particles 22 is not particularly limited, but may be, for example, spherical. In addition, each of the inorganic particles 22 may be a whisker-like (needle-like) particle or a scale-like particle.

樹脂層20に対する無機粒子22の含有率は、10体積%以上70体積%以下であることが好ましい。無機粒子22の含有率が10体積%以上である場合、無機層10に含まれる無機物質と、樹脂層20に含まれる無機粒子22との固着面積が大きくなることから、無機層10と樹脂層20との密着性が高くなる。また、無機粒子22の含有率が70体積%以下である場合、樹脂層20中の樹脂21の割合が多くなり、樹脂21の特性を維持した複合部材1を形成することができる。無機粒子22の含有率は、15体積%以上であることがより好ましく、20体積%以上であることがさらに好ましい。また、無機粒子22の含有率は、50体積%以下であることがより好ましく、30体積%以下であることがさらに好ましい。The content of inorganic particles 22 in the resin layer 20 is preferably 10% by volume or more and 70% by volume or less. When the content of inorganic particles 22 is 10% by volume or more, the adhesion area between the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 and the inorganic particles 22 contained in the resin layer 20 becomes large, so that the adhesion between the inorganic layer 10 and the resin layer 20 becomes high. Also, when the content of inorganic particles 22 is 70% by volume or less, the proportion of resin 21 in the resin layer 20 increases, and a composite member 1 that maintains the characteristics of the resin 21 can be formed. The content of inorganic particles 22 is more preferably 15% by volume or more, and even more preferably 20% by volume or more. Also, the content of inorganic particles 22 is more preferably 50% by volume or less, and even more preferably 30% by volume or less.

樹脂層20の厚みt2は特に限定されないが、例えば50μm以上とすることができる。なお、複合部材1の厚みt2は1mm以上とすることができ、1cm以上とすることもできる。複合部材1の厚みt2の上限は特に限定されないが、例えば50cmとすることができる。The thickness t2 of the resin layer 20 is not particularly limited, but may be, for example, 50 μm or more. The thickness t2 of the composite material 1 may be 1 mm or more, and may also be 1 cm or more. The upper limit of the thickness t2 of the composite material 1 is not particularly limited, but may be, for example, 50 cm.

複合部材1の形状は特に限定されないが、例えば板状又は膜状とすることができる。また、複合部材1の厚みt3は特に限定されないが、例えば50μm以上とすることができる。本実施形態の複合部材1は、後述するように、加圧加熱法により形成している。そのため、厚みの大きな複合部材1を容易に得ることができる。なお、複合部材1の厚みt3は1mm以上とすることができ、1cm以上とすることもできる。複合部材1の厚みt3の上限は特に限定されないが、例えば50cmとすることができる。 The shape of the composite member 1 is not particularly limited, but can be, for example, plate-like or film-like. The thickness t3 of the composite member 1 is not particularly limited, but can be, for example, 50 μm or more. The composite member 1 of this embodiment is formed by a pressurized heating method, as described below. Therefore, a thick composite member 1 can be easily obtained. The thickness t3 of the composite member 1 can be 1 mm or more, and can also be 1 cm or more. The upper limit of the thickness t3 of the composite member 1 is not particularly limited, but can be, for example, 50 cm.

このように、本実施形態の複合部材1は、金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を含有する無機物質を含む無機層10を備える。複合部材1は、無機層10の表面に設けられ、樹脂21と、樹脂21内に分散され、無機層10の無機物質と直接固着する無機粒子22とを含有する樹脂層20を備える。無機層10の断面における気孔率は20%以下であり、赤外分光法又はX線回折法で測定した場合に、無機層10からヒドロキシ基に由来するピークが検出される。Thus, the composite member 1 of this embodiment comprises an inorganic layer 10 containing an inorganic substance containing at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide. The composite member 1 comprises a resin layer 20 provided on the surface of the inorganic layer 10, which contains a resin 21 and inorganic particles 22 dispersed within the resin 21 and directly bonded to the inorganic substance of the inorganic layer 10. The porosity of the cross section of the inorganic layer 10 is 20% or less, and when measured by infrared spectroscopy or X-ray diffraction, a peak derived from a hydroxyl group is detected from the inorganic layer 10.

本実施形態に係る複合部材1は、樹脂層20の無機粒子22が無機層10の無機物質と直接固着する。そのため、複合部材1は、接着剤を介さずに無機層10と樹脂層20とが強固に接合される。また、無機層10の断面における気孔率が20%以下であり、気孔を起点として、無機層10にひび割れが発生することが抑制されるため、複合部材1の曲げ強さを高めることが可能となる。さらに、無機層10は、後述するように、低温で加熱しながら加圧することにより得ることができるため、例えば、無機層10に耐熱性の低い部材を添加することができる。In the composite member 1 according to this embodiment, the inorganic particles 22 of the resin layer 20 are directly bonded to the inorganic material of the inorganic layer 10. Therefore, in the composite member 1, the inorganic layer 10 and the resin layer 20 are firmly bonded without the use of an adhesive. In addition, the porosity in the cross section of the inorganic layer 10 is 20% or less, and the occurrence of cracks in the inorganic layer 10 starting from the pores is suppressed, so that the bending strength of the composite member 1 can be increased. Furthermore, since the inorganic layer 10 can be obtained by applying pressure while heating at a low temperature as described below, for example, a member with low heat resistance can be added to the inorganic layer 10.

[複合部材の製造方法]
次に、本実施形態に係る複合部材1の製造方法について説明する。
[Method of manufacturing composite member]
Next, a method for manufacturing the composite material 1 according to this embodiment will be described.

まず、無機層10に含まれる無機物質がベーマイトである複合部材1の製造方法について説明する。無機物質がベーマイトである複合部材1は、水硬性アルミナと、水を含む溶媒とを混合した後、加圧して加熱することにより製造することができる。水硬性アルミナは、水酸化アルミニウムを加熱処理して得られる酸化物であり、ρアルミナを含んでいる。このような水硬性アルミナは、水和反応によって結合及び硬化する性質を有する。そのため、加圧加熱法を用いることにより、水硬性アルミナの水和反応が進行して水硬性アルミナ同士が互いに結合しつつ、ベーマイトに結晶構造が変化することにより、無機層10を形成することができる。First, a method for producing the composite member 1 in which the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 is boehmite will be described. The composite member 1 in which the inorganic substance is boehmite can be produced by mixing hydraulic alumina with a solvent containing water, and then pressurizing and heating the mixture. Hydraulic alumina is an oxide obtained by heat-treating aluminum hydroxide, and contains ρ-alumina. Such hydraulic alumina has the property of bonding and hardening through a hydration reaction. Therefore, by using a pressurized heating method, the hydration reaction of hydraulic alumina progresses, and the hydraulic alumina bonds to each other, while the crystal structure changes to boehmite, thereby forming the inorganic layer 10.

具体的には、まず、水硬性アルミナの粉末と、水を含む溶媒とを混合して混合物を調製する。水を含む溶媒は、純水又はイオン交換水であることが好ましい。水を含む溶媒は、水以外に、酸性物質又はアルカリ性物質が含まれていてもよい。また、水を含む溶媒は水が主成分であればよく、例えば有機溶媒(例えばアルコールなど)が含まれていてもよい。Specifically, first, hydraulic alumina powder is mixed with a water-containing solvent to prepare a mixture. The water-containing solvent is preferably pure water or ion-exchanged water. The water-containing solvent may contain an acidic or alkaline substance in addition to water. Furthermore, the water-containing solvent may contain water as the main component, and may contain, for example, an organic solvent (such as alcohol).

水硬性アルミナに対する溶媒の添加量は、水硬性アルミナの水和反応が十分に進行する量であることが好ましい。溶媒の添加量は、水硬性アルミナに対して20~200質量%が好ましく、50~150質量%がより好ましい。The amount of solvent added to the hydraulic alumina is preferably an amount that allows the hydration reaction of the hydraulic alumina to proceed sufficiently. The amount of solvent added is preferably 20 to 200% by mass, more preferably 50 to 150% by mass, relative to the hydraulic alumina.

次いで、金型の内部に、樹脂と無機粒子とを含有する樹脂層を配置する。そして、水硬性アルミナと水を含む溶媒とを混合してなる混合物が樹脂層の表面に配置されるように、金型の内部に上記混合物を充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱してもよい。そして、金型の内部に配置された樹脂層及び混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、水硬性アルミナが高充填化し、水硬性アルミナの粒子同士が互いに結合することで、高密度化する。具体的には、水硬性アルミナに水を加えることにより、水硬性アルミナが水和反応し、水硬性アルミナ粒子の表面に、ベーマイトと水酸化アルミニウムが生成する。そして、金型内部で当該混合物を加熱しながら加圧することにより、生成したベーマイトと水酸化アルミニウムが隣接する水硬性アルミナ粒子の間を相互に拡散して、水硬性アルミナ粒子同士が徐々に結合する。その後、加熱により脱水反応が進行することで、水酸化アルミニウムからベーマイトに結晶構造が変化する。なお、このような水硬性アルミナの水和反応、水硬性アルミナ粒子間の相互拡散、及び脱水反応は、ほぼ同時に進行すると推測される。また、上記混合物と樹脂層とを加熱しながら加圧することにより、混合物に由来する無機物質が樹脂層の無機粒子と直接固着する。例えば、水硬性アルミナ粒子が樹脂層の無機粒子と直接固着する。Next, a resin layer containing resin and inorganic particles is placed inside the mold. Then, the mixture obtained by mixing hydraulic alumina and a solvent containing water is filled inside the mold so that the mixture is placed on the surface of the resin layer. After the mixture is filled into the mold, the mold may be heated as necessary. Then, pressure is applied to the resin layer and the mixture placed inside the mold, and the inside of the mold is put into a high-pressure state. At this time, the hydraulic alumina is highly filled, and the hydraulic alumina particles are bonded to each other, thereby increasing the density. Specifically, by adding water to the hydraulic alumina, the hydraulic alumina undergoes a hydration reaction, and boehmite and aluminum hydroxide are generated on the surface of the hydraulic alumina particles. Then, by applying pressure to the mixture while heating it inside the mold, the generated boehmite and aluminum hydroxide diffuse between adjacent hydraulic alumina particles, and the hydraulic alumina particles are gradually bonded to each other. Thereafter, a dehydration reaction proceeds due to heating, and the crystal structure changes from aluminum hydroxide to boehmite. It is assumed that the hydration reaction of hydraulic alumina, the mutual diffusion between hydraulic alumina particles, and the dehydration reaction proceed almost simultaneously. In addition, by applying pressure to the mixture and the resin layer while heating, the inorganic substance derived from the mixture is directly fixed to the inorganic particles of the resin layer. For example, the hydraulic alumina particles are directly fixed to the inorganic particles of the resin layer.

そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、無機層10と樹脂層20とを備える複合部材1を得ることができる。Then, by removing the molded body from inside the mold, a composite material 1 having an inorganic layer 10 and a resin layer 20 can be obtained.

なお、水硬性アルミナと水を含む溶媒とを混合してなる混合物の加熱加圧条件は、水硬性アルミナと当該溶媒との反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、水硬性アルミナと水を含む溶媒とを混合してなる混合物を、50~300℃に加熱しつつ、10~600MPaの圧力で加圧することが好ましい。なお、水硬性アルミナと水を含む溶媒とを混合してなる混合物を加熱する際の温度は、80~250℃であることがより好ましく、100~200℃であることがさらに好ましい。樹脂層に含まれる樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱することが好ましい。また、水硬性アルミナと水を含む溶媒とを混合してなる混合物を加圧する際の圧力は、50~600MPaであることがより好ましく、200~600MPaであることがさらに好ましい。The heating and pressurizing conditions for the mixture of hydraulic alumina and a solvent containing water are not particularly limited as long as the reaction between hydraulic alumina and the solvent proceeds. For example, it is preferable to heat the mixture of hydraulic alumina and a solvent containing water to 50 to 300°C and pressurize it at a pressure of 10 to 600 MPa. The temperature at which the mixture of hydraulic alumina and a solvent containing water is heated is more preferably 80 to 250°C, and even more preferably 100 to 200°C. When the resin contained in the resin layer is a thermoplastic resin, it is preferable to heat it at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin. The pressure at which the mixture of hydraulic alumina and a solvent containing water is pressurized is more preferably 50 to 600 MPa, and even more preferably 200 to 600 MPa.

次に、無機層10に含まれる無機物質がベーマイトである複合部材1の別の製造方法について説明する。無機物質がベーマイトである複合部材1は、窒化アルミニウム粉末と、水を含む溶媒とを混合した後、加圧して加熱することにより製造することができる。Next, we will explain another method for producing the composite member 1 in which the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 is boehmite. The composite member 1 in which the inorganic substance is boehmite can be produced by mixing aluminum nitride powder with a solvent containing water, and then applying pressure and heating.

具体的には、まず、窒化アルミニウムの粉末と水を含む溶媒とを混合して混合物を調製する。水を含む溶媒は、純水又はイオン交換水であることが好ましい。水を含む溶媒は、水以外に、酸性物質又はアルカリ性物質が含まれていてもよい。また、水を含む溶媒は水が主成分であればよく、例えば有機溶媒(例えばアルコールなど)が含まれていてもよい。さらに、水を含む溶媒は、アンモニアが含まれていてもよい。Specifically, first, aluminum nitride powder and a water-containing solvent are mixed to prepare a mixture. The water-containing solvent is preferably pure water or ion-exchanged water. The water-containing solvent may contain an acidic substance or an alkaline substance in addition to water. The water-containing solvent may contain water as the main component, and may contain, for example, an organic solvent (e.g., alcohol). Furthermore, the water-containing solvent may contain ammonia.

窒化アルミニウムに対する溶媒の添加量は、後述する窒化アルミニウムの加水分解反応が進行して、窒化アルミニウムの表面に水酸化アルミニウムが生成する量であることが好ましい。溶媒の添加量は、窒化アルミニウムに対して5~100質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましい。The amount of solvent added to aluminum nitride is preferably an amount that allows the hydrolysis reaction of aluminum nitride described below to proceed and produces aluminum hydroxide on the surface of the aluminum nitride. The amount of solvent added is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, relative to the aluminum nitride.

次いで、金型の内部に、樹脂と無機粒子とを含有する樹脂層を配置する。そして、窒化アルミニウムと水を含む溶媒とを混合してなる混合物が樹脂層の表面に配置されるように、金型の内部に上記混合物を充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱する。そして、金型の内部に配置された樹脂層及び混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、窒化アルミニウムが高充填化し、窒化アルミニウムの粒子同士が互いに結合することで、高密度化する。具体的には、混合物を加熱しながら加圧することにより、窒化アルミニウムと水分とが反応して窒化アルミニウムの表面に水酸化アルミニウムが生成される。生成した水酸化アルミニウムは、隣接する窒化アルミニウムの間を相互に拡散して、窒化アルミニウム同士が徐々に連結する。その後、加熱により脱水反応が進行することで、水酸化アルミニウムからベーマイトに結晶構造が変化する。その結果、隣接する窒化アルミニウム粒子は、ベーマイトを含むベーマイト相を介して結合する。また、上記混合物と樹脂層とを加熱しながら加圧することにより、混合物に由来する無機物質が樹脂層の無機粒子と直接固着する。Next, a resin layer containing resin and inorganic particles is placed inside the mold. Then, the mixture of aluminum nitride and a solvent containing water is filled inside the mold so that the mixture is placed on the surface of the resin layer. After the mixture is filled into the mold, the mold is heated as necessary. Then, pressure is applied to the resin layer and the mixture placed inside the mold, and the inside of the mold is put into a high-pressure state. At this time, aluminum nitride is highly packed, and the aluminum nitride particles are bonded to each other, resulting in high density. Specifically, by applying pressure while heating the mixture, aluminum nitride reacts with moisture to generate aluminum hydroxide on the surface of the aluminum nitride. The generated aluminum hydroxide diffuses between adjacent aluminum nitrides, gradually connecting the aluminum nitrides to each other. Then, a dehydration reaction proceeds due to heating, and the crystal structure changes from aluminum hydroxide to boehmite. As a result, adjacent aluminum nitride particles are bonded via the boehmite phase containing boehmite. In addition, by applying pressure while heating the mixture and the resin layer, inorganic substances derived from the mixture are directly fixed to the inorganic particles of the resin layer.

そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、無機層10と樹脂層20とを備える複合部材1を得ることができる。Then, by removing the molded body from inside the mold, a composite material 1 having an inorganic layer 10 and a resin layer 20 can be obtained.

なお、窒化アルミニウムと水を含む溶媒とを混合してなる混合物の加熱加圧条件は、窒化アルミニウムと当該溶媒との反応及び水酸化アルミニウムの脱水反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、上記混合物を50~300℃に加熱しつつ、10~600MPaの圧力で加圧することが好ましい。樹脂層に含まれる樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱することが好ましい。なお、上記混合物を加熱する際の温度は、80~250℃であることがより好ましく、100~200℃であることがさらに好ましい。また、上記混合物を加圧する際の圧力は、50~600MPaであることがより好ましく、200~600MPaであることがさらに好ましい。The heating and pressurizing conditions for the mixture of aluminum nitride and a solvent containing water are not particularly limited as long as the reaction between aluminum nitride and the solvent and the dehydration reaction of aluminum hydroxide proceed. For example, it is preferable to heat the mixture to 50 to 300°C and pressurize it at a pressure of 10 to 600 MPa. When the resin contained in the resin layer is a thermoplastic resin, it is preferable to heat it at a temperature below the melting point of the thermoplastic resin. The temperature at which the mixture is heated is more preferably 80 to 250°C, and even more preferably 100 to 200°C. The pressure at which the mixture is pressurized is more preferably 50 to 600 MPa, and even more preferably 200 to 600 MPa.

次に、無機層10に含まれる無機物質が金属酸化物である複合部材1の製造方法について説明する。無機物質の粉末に溶媒を添加する。溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、無機物質の粉末を加圧及び加熱した際に、無機物質の一部を溶解することが可能なものを用いることができる。また、溶媒としては、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成することが可能なものを用いることができる。このような溶媒としては、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、水、アルコール、ケトン及びエステルからなる群より選ばれる少なくとも一つを用いることができる。酸性水溶液としては、pH1~3の水溶液を用いることができる。アルカリ性水溶液としては、pH10~14の水溶液を用いることができる。酸性水溶液としては、有機酸の水溶液を用いることが好ましい。また、アルコールとしては、炭素数が1~12のアルコールを用いることが好ましい。Next, a method for manufacturing the composite member 1 in which the inorganic substance contained in the inorganic layer 10 is a metal oxide will be described. A solvent is added to the powder of the inorganic substance. The solvent is not particularly limited, but for example, a solvent capable of dissolving a part of the inorganic substance when the powder of the inorganic substance is pressurized and heated can be used. In addition, a solvent capable of reacting with the inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance can be used. As such a solvent, at least one selected from the group consisting of an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, water, an alcohol, a ketone, and an ester can be used. As the acidic aqueous solution, an aqueous solution having a pH of 1 to 3 can be used. As the alkaline aqueous solution, an aqueous solution having a pH of 10 to 14 can be used. As the acidic aqueous solution, an aqueous solution of an organic acid is preferably used. As the alcohol, an alcohol having 1 to 12 carbon atoms is preferably used.

次いで、金型の内部に、樹脂と無機粒子とを含有する樹脂層を配置する。そして、無機物質と溶媒とを含む混合物が樹脂層の表面に配置されるように、金型の内部に上記混合物を充填する。当該混合物を金型に充填した後、必要に応じて金型を加熱してもよい。そして、金型の内部に配置された樹脂層及び混合物に圧力を加えることにより、金型の内部が高圧状態となる。この際、混合物中の無機物質が緻密化すると同時に、無機物質の粒子同士が互いに結合する。また、上記混合物と樹脂層とを加熱しながら加圧することにより、混合物に由来する無機物質が樹脂層の無機粒子と直接固着する。Next, a resin layer containing a resin and inorganic particles is placed inside the mold. The mixture containing the inorganic substance and the solvent is then filled into the mold so that the mixture is placed on the surface of the resin layer. After the mixture is filled into the mold, the mold may be heated as necessary. Then, pressure is applied to the resin layer and mixture placed inside the mold, creating a high-pressure state inside the mold. At this time, the inorganic substance in the mixture is densified, and at the same time, the particles of the inorganic substance are bonded to each other. In addition, by applying pressure to the mixture and the resin layer while heating them, the inorganic substance derived from the mixture is directly fixed to the inorganic particles of the resin layer.

ここで、溶媒として、無機物質の一部を溶解するものを用いた場合、高圧状態では、無機物質に含まれる無機化合物が溶媒に溶解する。溶解した無機化合物は、無機物質の間の空隙に浸入する。そして、この状態で混合物中の溶媒を除去することにより、無機物質の間に、無機物質に由来する結合部12が形成される。また、溶媒として、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成するものを用いた場合、高圧状態では、無機物質を構成する無機化合物が溶媒と反応する。そして、反応により生成した他の無機物質が、無機物質の間の空隙に充填され、他の無機物質に由来する結合部12が形成される。Here, when a solvent that dissolves part of the inorganic substance is used, the inorganic compound contained in the inorganic substance dissolves in the solvent under high pressure. The dissolved inorganic compound penetrates into the gaps between the inorganic substances. Then, by removing the solvent in the mixture in this state, bonds 12 derived from the inorganic substance are formed between the inorganic substances. Also, when a solvent that reacts with the inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance is used, the inorganic compound that constitutes the inorganic substance reacts with the solvent under high pressure. Then, the other inorganic substance produced by the reaction fills the gaps between the inorganic substances, and bonds 12 derived from the other inorganic substance are formed.

無機物質と溶媒とを含む混合物の加熱加圧条件は、溶媒として、無機物質の一部を溶解するものを用いた場合、無機物質の表面の溶解が進行するような条件であれば特に限定されない。また、当該混合物の加熱加圧条件は、溶媒として、無機物質と反応して、当該無機物質とは異なる無機物質を生成するものを用いた場合、無機物質と溶媒との反応が進行するような条件であれば特に限定されない。例えば、無機物質と溶媒とを含む混合物を、50~300℃に加熱した後、10~600MPaの圧力で加圧することが好ましい。なお、無機物質と溶媒とを含む混合物を加熱する際の温度は、80~250℃であることがより好ましく、100~200℃であることがさらに好ましい。樹脂層に含まれる樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱することが好ましい。また、無機物質と溶媒とを含む混合物を加圧する際の圧力は、50~400MPaであることがより好ましく、50~200MPaであることがさらに好ましい。The heating and pressurizing conditions of the mixture containing the inorganic substance and the solvent are not particularly limited as long as the conditions are such that the dissolution of the surface of the inorganic substance proceeds when a solvent that dissolves a part of the inorganic substance is used as the solvent. In addition, the heating and pressurizing conditions of the mixture are not particularly limited as long as the reaction between the inorganic substance and the solvent proceeds when a solvent that reacts with the inorganic substance to produce an inorganic substance different from the inorganic substance is used as the solvent. For example, it is preferable to heat the mixture containing the inorganic substance and the solvent to 50 to 300°C and then pressurize it at a pressure of 10 to 600 MPa. The temperature at which the mixture containing the inorganic substance and the solvent is heated is more preferably 80 to 250°C, and even more preferably 100 to 200°C. When the resin contained in the resin layer is a thermoplastic resin, it is preferable to heat it at a temperature equal to or lower than the melting point of the thermoplastic resin. In addition, the pressure at which the mixture containing the inorganic substance and the solvent is pressurized is more preferably 50 to 400 MPa, and even more preferably 50 to 200 MPa.

そして、金型の内部から成形体を取り出すことにより、無機層10と樹脂層20とを備える複合部材1を得ることができる。Then, by removing the molded body from inside the mold, a composite material 1 having an inorganic layer 10 and a resin layer 20 can be obtained.

ここで、セラミックスを含む無機部材の製造方法としては、焼結法が知られている。焼結法は、無機物質を含む固体粉末の集合体を融点よりも低い温度で加熱することにより、焼結体を得る方法である。ただし、焼結法では、例えば1000℃以上に固体粉末を加熱する。そのため、焼結法を用いて耐熱性の低い有機物を含む無機層10を得ようとしても、高温での加熱により有機物が炭化してしまう。しかしながら、本実施形態の複合部材1の製造方法では、300℃以下という低温で加熱するため、有機物の炭化が起こり難い。Here, a sintering method is known as a method for manufacturing an inorganic member containing ceramics. The sintering method is a method for obtaining a sintered body by heating an aggregate of solid powder containing an inorganic substance at a temperature lower than the melting point. However, in the sintering method, the solid powder is heated to, for example, 1000°C or higher. Therefore, even if an inorganic layer 10 containing an organic substance with low heat resistance is obtained using the sintering method, the organic substance will be carbonized by heating at a high temperature. However, in the manufacturing method of the composite member 1 of this embodiment, the organic substance is less likely to be carbonized because heating is performed at a low temperature of 300°C or less.

さらに、本実施形態の製造方法では、無機物質の粉末を、加熱しながら加圧していることから、無機物質が凝集して緻密な無機層10となる。その結果、無機層10内部の気孔が少なくなることから、高い強度を有する複合部材1を得ることができる。Furthermore, in the manufacturing method of this embodiment, the powder of the inorganic substance is pressurized while being heated, so that the inorganic substance aggregates to form a dense inorganic layer 10. As a result, the number of pores inside the inorganic layer 10 is reduced, and a composite member 1 having high strength can be obtained.

このように、本実施形態に係る複合部材1の製造方法は、水硬性アルミナと水を含む溶媒とを混合して混合物を得る工程と、当該混合物を樹脂層の表面に配置した状態で樹脂層と当該混合物とを加圧及び加熱する工程とを有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、50~300℃の温度で、10~600MPaの圧力とすることが好ましい。この製造方法では、低温条件下で複合部材1を成形することから、得られる無機層10はベーマイト相を主体とする。そのため、軽量であり、かつ、化学的安定性に優れた複合部材1を簡易な方法で得ることができる。 Thus, the manufacturing method of the composite member 1 according to this embodiment includes a step of mixing hydraulic alumina with a solvent containing water to obtain a mixture, and a step of pressurizing and heating the resin layer and the mixture while the mixture is placed on the surface of the resin layer. The heating and pressurizing conditions for the mixture are preferably a temperature of 50 to 300°C and a pressure of 10 to 600 MPa. In this manufacturing method, the composite member 1 is formed under low-temperature conditions, so that the inorganic layer 10 obtained is mainly composed of the boehmite phase. Therefore, a composite member 1 that is lightweight and has excellent chemical stability can be obtained in a simple manner.

また、別の実施形態に係る複合部材1の製造方法は、窒化アルミニウム粒子と、水を含む溶媒とを混合して混合物を得る工程と、当該混合物を樹脂層の表面に配置した状態で樹脂層と当該混合物とを加圧及び加熱する工程と、を有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、50~300℃の温度で、10~600MPaの圧力とすることが好ましい。本実施形態の製造方法は加熱温度が低温であることから、得られる無機層10では、ベーマイト相を介して窒化アルミニウムが結合している。そのため、機械的強度及び化学的安定性に優れた複合部材1を簡易な方法で得ることが可能となる。 In addition, a manufacturing method of a composite member 1 according to another embodiment includes a step of mixing aluminum nitride particles with a solvent containing water to obtain a mixture, and a step of pressurizing and heating the resin layer and the mixture while the mixture is placed on the surface of a resin layer. The heating and pressurizing conditions of the mixture are preferably a temperature of 50 to 300°C and a pressure of 10 to 600 MPa. Since the heating temperature in the manufacturing method of this embodiment is low, the aluminum nitride is bonded via the boehmite phase in the resulting inorganic layer 10. This makes it possible to obtain a composite member 1 with excellent mechanical strength and chemical stability in a simple manner.

また、別の実施形態に係る複合部材1の製造方法は、無機物質を溶解する溶媒又は無機物質と反応する溶媒と、無機物質の粉末とを混合して混合物を得る工程を有する。当該方法は、当該混合物を樹脂層の表面に配置した状態で樹脂層と当該混合物とを加圧及び加熱する工程を有する。そして、混合物の加熱加圧条件は、50~300℃の温度で、10~600MPaの圧力とすることが好ましい。本実施形態の製造方法では、このような低温条件下で複合部材1を成形することから、物理的又は化学的特性の熱による変化を抑制することができる。そのため、様々な用途に適用可能な複合部材1を得ることができる。 In addition, a manufacturing method of a composite material 1 according to another embodiment includes a step of mixing a solvent that dissolves an inorganic substance or a solvent that reacts with an inorganic substance with a powder of the inorganic substance to obtain a mixture. The method also includes a step of pressurizing and heating the resin layer and the mixture while the mixture is placed on the surface of the resin layer. The heating and pressurizing conditions for the mixture are preferably a temperature of 50 to 300°C and a pressure of 10 to 600 MPa. In the manufacturing method of this embodiment, the composite material 1 is molded under such low-temperature conditions, so that changes in physical or chemical properties due to heat can be suppressed. As a result, a composite material 1 that can be used for a variety of applications can be obtained.

[複合部材を備える部材]
次に、複合部材1を備える部材について説明する。複合部材1は、上述のように、厚みの大きな板状とすることができ、さらに緻密であるため安定性にも優れている。また、複合部材1は、機械的強度が高く、一般的なセラミックス部材と同様に切断することができると共に、表面加工することもできる。そのため、複合部材1は、建築部材として好適に用いることができる。建築部材としては特に限定されないが、例えば、外壁材(サイディング)、屋根材などを挙げることができる。また、建築部材としては、道路用材料、外溝用材料も挙げることができる。
[Member with composite material]
Next, a member including the composite member 1 will be described. As described above, the composite member 1 can be formed into a thick plate, and is dense and therefore has excellent stability. In addition, the composite member 1 has high mechanical strength, and can be cut in the same way as general ceramic members, and can also be surface-treated. Therefore, the composite member 1 can be suitably used as a building member. There are no particular limitations on the building member, but examples of the building member include exterior wall materials (siding) and roofing materials. Other examples of the building member include road materials and exterior ditch materials.

複合部材1は、電子機器向けの部材としても好適に用いることができる。電子機器向けの部材としては、例えば構造材、耐熱部材、絶縁部材、放熱部材、断熱部材、封止材、回路基板、光学部材などを挙げることができる。The composite member 1 can also be suitably used as a component for electronic devices. Examples of components for electronic devices include structural materials, heat-resistant components, insulating components, heat dissipation components, heat insulating components, sealing materials, circuit boards, and optical components.

以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present embodiment will be explained in more detail below with reference to examples, but the present embodiment is not limited to these examples.

(実施例1)
まず、無機物質として、住友化学株式会社製の水硬性アルミナBK-112を準備した。当該水硬性アルミナは、中心粒径が16μmである。水硬性アルミナは、ベーマイトとギブサイト(水酸化アルミニウム)との混合物である。なお、水硬性アルミナにはρアルミナも含まれている。そして、水硬性アルミナに対して80質量%となるようにイオン交換水を秤量した後、水硬性アルミナとイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物を得た。
Example 1
First, hydraulic alumina BK-112 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was prepared as an inorganic substance. The hydraulic alumina had a median particle size of 16 μm. The hydraulic alumina was a mixture of boehmite and gibbsite (aluminum hydroxide). The hydraulic alumina also contained ρ-alumina. Then, ion-exchanged water was weighed out so that the amount of the hydraulic alumina was 80 mass %, and then the hydraulic alumina and the ion-exchanged water were mixed using an agate mortar and pestle to obtain a mixture.

また、樹脂と無機粒子とを含有する厚さ2mmの樹脂板を準備した。無機粒子は、樹脂板に対して33質量部となるように樹脂に混練した。樹脂板には、樹脂として熱可塑性アクリル樹脂を用い、無機粒子として住友化学株式会社製の水硬性アルミナBK-112を用いた。熱可塑性アクリル樹脂は、三菱ガス化学株式会社製のMMA75質量%と旭化学工業株式会社製のPMMA25wt%とを混合し、化薬アクゾ株式会社製のトリゴノックス121-50Eを重合開始剤として0.3質量%添加して熱硬化した。熱硬化条件は70℃で1.5時間、80℃で0.5時間及び120℃で1時間、この順番で加熱した。 A 2 mm thick resin plate containing resin and inorganic particles was also prepared. The inorganic particles were mixed into the resin so that the amount of the inorganic particles was 33 parts by mass relative to the resin plate. For the resin plate, thermoplastic acrylic resin was used as the resin, and hydraulic alumina BK-112 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was used as the inorganic particles. The thermoplastic acrylic resin was made by mixing 75% by mass of MMA manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. and 25 wt% of PMMA manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd., and adding 0.3% by mass of Trigonox 121-50E manufactured by Kayaku Akzo Co., Ltd. as a polymerization initiator to heat cure the resin. The heat curing conditions were 1.5 hours at 70°C, 0.5 hours at 80°C, and 1 hour at 120°C, in that order.

次に、内部空間を有する円筒状の成形用金型(Φ10)の内部に、樹脂板を配置した。そして、得られた混合物が樹脂板の表面に配置されるように、金型の内部に上記のようにして得られた混合物を充填した。そして、金型の内部に配置された樹脂板及び混合物を、400MPa、80℃、10分の条件で加熱及び加圧することにより、無機層と樹脂層とを備える複合部材を試験サンプルとして得た。Next, a resin plate was placed inside a cylindrical molding die (Φ10) having an internal space. The mixture obtained as described above was filled into the inside of the die so that the mixture was placed on the surface of the resin plate. The resin plate and mixture placed inside the die were then heated and pressurized under conditions of 400 MPa, 80°C, and 10 minutes to obtain a composite member having an inorganic layer and a resin layer as a test sample.

(実施例2)
樹脂板に用いる無機粒子をシリカ粒子(フミテック株式会社製の溶融シリカF207C)に変更した以外は、実施例1と同様にして複合部材を試験サンプルとして得た。
Example 2
A composite member was obtained as a test sample in the same manner as in Example 1, except that the inorganic particles used in the resin plate were changed to silica particles (fused silica F207C manufactured by Fumitec Co., Ltd.).

(比較例1)
樹脂板に無機粒子を混練しない以外は、実施例1と同様にして複合部材を試験サンプルとして得た。
(Comparative Example 1)
A composite member was obtained as a test sample in the same manner as in Example 1, except that no inorganic particles were kneaded into the resin plate.

[評価]
(スコッチテープ試験)
円柱状の試験サンプルの樹脂層を固定し、無機層の表面に日東電工株式会社のテープ(品番No.29)を気泡が入らないように貼り付け、無機層からテープを勢いよく剥離し、無機層と樹脂層との接着性を評価した。スコッチテープ試験の結果を表1に示す。
[evaluation]
(Scotch tape test)
The resin layer of the cylindrical test sample was fixed, and a tape (product number No. 29) made by Nitto Denko Corporation was attached to the surface of the inorganic layer while taking care not to trap air bubbles. The tape was then vigorously peeled off from the inorganic layer to evaluate the adhesion between the inorganic layer and the resin layer. The results of the Scotch tape test are shown in Table 1.

Figure 0007462243000001
Figure 0007462243000001

表1に示すように、スコッチテープ試験の結果、実施例1及び実施例2の試験サンプルは無機層と樹脂層が剥離しなかったが、比較例1の試験サンプルは剥離が発生した。この結果から、樹脂層に無機粒子を添加することで、無機層と樹脂層との接着性が向上することが分かる。As shown in Table 1, the results of the Scotch tape test showed that the inorganic layer and the resin layer did not peel off in the test samples of Examples 1 and 2, but peeling occurred in the test sample of Comparative Example 1. These results show that the addition of inorganic particles to the resin layer improves the adhesion between the inorganic layer and the resin layer.

(断面観察)
円柱状の試験サンプルを割断した断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。観察面には金のスパッタリングを施した。図5は実施例1の試験サンプルを500倍で観察したSEM像である。図6は実施例1の試験サンプルを5000倍で観察したSEM像である。図7は実施例2の試験サンプルを500倍で観察したSEM像である。図8は実施例2の試験サンプルを5000倍で観察したSEM像である。図9は比較例1の試験サンプルを500倍で観察したSEM像である。図10は比較例1の試験サンプルを5000倍で観察したSEM像である。
(Cross-section observation)
The cross section of the cylindrical test sample was observed using a scanning electron microscope (SEM). Gold sputtering was applied to the observation surface. FIG. 5 is an SEM image of the test sample of Example 1 observed at 500x. FIG. 6 is an SEM image of the test sample of Example 1 observed at 5000x. FIG. 7 is an SEM image of the test sample of Example 2 observed at 500x. FIG. 8 is an SEM image of the test sample of Example 2 observed at 5000x. FIG. 9 is an SEM image of the test sample of Comparative Example 1 observed at 500x. FIG. 10 is an SEM image of the test sample of Comparative Example 1 observed at 5000x.

実施例1のSEM像では、図6の枠内に示されるように、樹脂層20に含まれる無機粒子22と、無機層10に含まれる粒子11とが連続して一体的に結合していた。実施例2のSEM像では、図8の枠内に示されるように、樹脂層20に含まれる無機粒子22と、無機層10に含まれる粒子11が、連続して一体的には結合していないが、直接固着していた。比較例1のSEM像では、図10の枠内に示されるように、樹脂層20と無機層10との間に空隙が観察された。In the SEM image of Example 1, as shown in the frame in Figure 6, the inorganic particles 22 contained in the resin layer 20 and the particles 11 contained in the inorganic layer 10 were continuously and integrally bonded to each other. In the SEM image of Example 2, as shown in the frame in Figure 8, the inorganic particles 22 contained in the resin layer 20 and the particles 11 contained in the inorganic layer 10 were not continuously and integrally bonded to each other, but were directly fixed to each other. In the SEM image of Comparative Example 1, as shown in the frame in Figure 10, voids were observed between the resin layer 20 and the inorganic layer 10.

スコッチテープ試験と断面観察の結果から、樹脂層20に無機粒子22が含まれている場合、無機粒子22が無機層10に含まれる無機物質と直接固着するために、樹脂層20と無機層10との接着性が向上したと考えられる。From the results of the Scotch tape test and cross-sectional observation, it is believed that when the resin layer 20 contains inorganic particles 22, the inorganic particles 22 are directly adhered to the inorganic substance contained in the inorganic layer 10, thereby improving the adhesion between the resin layer 20 and the inorganic layer 10.

(気孔率測定)
まず、円柱状である実施例1の試験サンプルの断面に、クロスセクションポリッシャー加工(CP加工)を施した。次に、走査型電子顕微鏡(SEM)を用い、実施例1の試験サンプルの断面について、2000倍の倍率で反射電子像を観察した。実施例1の試験サンプルの断面の3か所(位置1~3)を観察することにより得られた反射電子像を、図11、図13及び図15にそれぞれ示す。
(Porosity measurement)
First, a cross-section polisher process (CP process) was performed on the cylindrical cross section of the test sample of Example 1. Next, a scanning electron microscope (SEM) was used to observe a backscattered electron image of the cross section of the test sample of Example 1 at a magnification of 2000 times. The backscattered electron images obtained by observing three positions (positions 1 to 3) on the cross section of the test sample of Example 1 are shown in Figs. 11, 13, and 15, respectively.

次いで、3視野のSEM像についてそれぞれ二値化することにより、気孔部分を明確にした。図11、図13及び図15の反射電子像を二値化した画像を、それぞれ図12、図14及び図16に示す。図12、図14及び図16において、黒色部分が気孔である。そして、二値化した画像から気孔部分の面積割合を算出し、平均値を気孔率とした。図12より、位置1の気孔部分の面積割合は0.69%であった。図14より、位置2の気孔部分の面積割合は0.75%であった。図16より、位置3の気孔部分の面積割合は1.14%であった。そのため、実施例1の試験サンプルの気孔率は、位置1~位置3の気孔部分の面積割合の平均値である0.86%であった。Next, the SEM images of the three fields of view were binarized to clarify the pores. The binarized images of the backscattered electron images of Figures 11, 13, and 15 are shown in Figures 12, 14, and 16, respectively. In Figures 12, 14, and 16, the black parts are pores. The area ratio of the pores was calculated from the binarized images, and the average value was taken as the porosity. From Figure 12, the area ratio of the pores at position 1 was 0.69%. From Figure 14, the area ratio of the pores at position 2 was 0.75%. From Figure 16, the area ratio of the pores at position 3 was 1.14%. Therefore, the porosity of the test sample of Example 1 was 0.86%, which is the average value of the area ratios of the pores at positions 1 to 3.

気孔率の測定結果から、実施例1の無機層の気孔率が小さいことが分かった。無機層の気孔率が小さいため、気孔を起点として、無機層にひび割れが発生することが抑制されると考えられる。なお、実施例1の無機層の気孔率についてのみ評価したが、実施例2の無機層も同様の材料及び方法で作製されているため、同様の結果になると予想される。 The porosity measurement results showed that the porosity of the inorganic layer in Example 1 was small. It is believed that the small porosity of the inorganic layer prevents cracks from occurring in the inorganic layer starting from the pores. Note that while only the porosity of the inorganic layer in Example 1 was evaluated, the inorganic layer in Example 2 was also produced using the same materials and method, and so similar results are expected.

(FT-IR(フーリエ変換赤外分光法))
実施例1の無機層の赤外吸収スペクトルを株式会社島津製作所のIR Tracer-100を用いて測定した。なお、ネガティブコントロールとして、住友化学株式会社製の高純度アルミナAA-3の粉末も同様の方法で測定した。また、ポジティブコントロールとして、KC株式会社製の水酸化アルミニウムKH-108も同様の方法で測定した。赤外吸収スペクトルは、測定モードを透過法、測定領域を400~7500cm-1(1.33~25μm)、積算回数を30回として測定した。図17は、実施例1の無機層、アルミナ及び水酸化アルミニウムの赤外吸収スペクトルである。
(FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy))
The infrared absorption spectrum of the inorganic layer of Example 1 was measured using an IR Tracer-100 manufactured by Shimadzu Corporation. As a negative control, powder of high-purity alumina AA-3 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was also measured in the same manner. As a positive control, aluminum hydroxide KH-108 manufactured by KC Corporation was also measured in the same manner. The infrared absorption spectrum was measured in a transmission mode, in a measurement region of 400 to 7500 cm -1 (1.33 to 25 μm), and with an accumulation count of 30. FIG. 17 shows the infrared absorption spectra of the inorganic layer, alumina, and aluminum hydroxide of Example 1.

次に、得られた赤外吸収スペクトルから、ヒドロキシ基に由来するピークのピーク面積を算出した。具体的には、以下の数式(1)にしたがって、ピーク面積を算出した。Next, the peak area of the peak derived from the hydroxyl group was calculated from the obtained infrared absorption spectrum. Specifically, the peak area was calculated according to the following formula (1).

Figure 0007462243000002
Figure 0007462243000002

上記数式(1)中、S1はピーク面積(cm-1)、νは波数2600cm-1、及びνは波数3800cm-1、A(ν)は波数νにおける吸光度、BG(ν)は波数νにおけるBG(バックグラウンド)線の吸光度、Δνは波数の分解能(cm-1)を表す。なお、上記数式(1)中のニュー・チルダを文章中ではνと記載している。また、BG線は、ピークの両裾におけるバックグラウンド領域の赤外吸収スペクトル同士を結ぶ直線とした。バックグラウンド領域は、2400cm-1以上2600cm-1未満の波数領域と、3800cm-1超4000cm-1以下の波数領域とした。表2は、各赤外吸収スペクトルのピーク面積である。 In the above formula (1), S1 is the peak area (cm -1 ), v 1 is the wave number 2600 cm -1 , and v 2 is the wave number 3800 cm -1 , A(v) is the absorbance at wave number v, BG(v) is the absorbance of the BG (background) line at wave number v, and Δv is the wave number resolution (cm -1 ). Note that the new tilde in the above formula (1) is written as v in the text. The BG line is a straight line connecting the infrared absorption spectra of the background region at both bases of the peak. The background region is the wave number region of 2400 cm -1 or more and less than 2600 cm -1 , and the wave number region of more than 3800 cm -1 and 4000 cm -1 or less. Table 2 shows the peak area of each infrared absorption spectrum.

Figure 0007462243000003
Figure 0007462243000003

図17及び表2の結果から、ピーク面積がバックグラウンドレベルであるアルミナと比較し、実施例1の無機層のピーク面積は3.76cm-1であり、実施例1の無機層からヒドロキシ基に由来するピークが検出された。なお、実施例1の無機層のピーク面積のみ算出したが、実施例2の無機層も同様の材料及び方法で作製されているため、同様の結果になると予想される。 17 and the results in Table 2, compared with alumina, whose peak area is at the background level, the peak area of the inorganic layer of Example 1 is 3.76 cm -1 , and a peak derived from a hydroxy group was detected in the inorganic layer of Example 1. Note that, although only the peak area of the inorganic layer of Example 1 was calculated, the inorganic layer of Example 2 was also produced from the same material and by the same method, and therefore similar results are expected.

(X線回折測定)
リガク社製MiniFlex粉末X線回折(XRD)装置を用い、実施例1の無機層をアルミナ乳鉢で粉砕した粉末のXRDパターンを測定した。X線源はCuKα(波長λ=1.54056Å)、管電圧は40kV、管電流は15mA、測定範囲は2θ=10°~70°とした。なお、ネガティブコントロールとして、住友化学株式会社製の高純度アルミナAA-3の粉末のXRDパターンも同様の方法で測定した。図18は、実施例1の無機層のXRDパターン、及び、アルミナのXRDパターンを示すグラフである。また、図19は、図18のXRDパターンを拡大したグラフである。
(X-ray diffraction measurement)
The XRD pattern of the powder obtained by pulverizing the inorganic layer of Example 1 in an alumina mortar was measured using a MiniFlex powder XRD device manufactured by Rigaku Corporation. The X-ray source was CuKα (wavelength λ=1.54056 Å), the tube voltage was 40 kV, the tube current was 15 mA, and the measurement range was 2θ=10° to 70°. As a negative control, the XRD pattern of powder of high-purity alumina AA-3 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was also measured in the same manner. FIG. 18 is a graph showing the XRD pattern of the inorganic layer of Example 1 and the XRD pattern of alumina. FIG. 19 is a graph showing an enlarged view of the XRD pattern of FIG. 18.

次に、得られたXRDパターンから、ベーマイト(AlOOH)のメインピーク(2θ=14.4°)を中心とするピークのピーク面積を算出した。具体的には、以下の数式(2)にしたがって、ピーク面積を算出した。Next, the peak area of the peak centered on the main peak (2θ = 14.4°) of boehmite (AlOOH) was calculated from the obtained XRD pattern. Specifically, the peak area was calculated according to the following formula (2).

Figure 0007462243000004
Figure 0007462243000004

上記数式(2)中、S2はピーク面積(cm-1)、2θは角度2θ=12°、及び2θは角度2θ=16.8°を表す。I(2θ)は角度2θにおける強度(cps)、BG(2θ)は角度2θにおけるBG(バックグラウンド)線の強度(cps)、Δ(2θ)はステップ角度(2θ=0.02°)を表す。また、BG線は、ピークの両裾におけるバックグラウンド領域のXRDパターン同士を結ぶ直線とした。バックグラウンド領域は、11.5°以上12°未満の角度領域と、16.8°超17.3°以下の角度領域とした。表3は、各XRDパターンのピーク面積である。 In the above formula (2), S2 represents the peak area (cm -1 ), 2θ 1 represents the angle 2θ = 12°, and 2θ 2 represents the angle 2θ = 16.8°. I (2θ) represents the intensity (cps) at the angle 2θ, BG (2θ) represents the intensity (cps) of the BG (background) line at the angle 2θ, and Δ (2θ) represents the step angle (2θ = 0.02°). The BG line was a straight line connecting the XRD patterns of the background regions at both ends of the peak. The background region was an angle region of 11.5° or more and less than 12°, and an angle region of more than 16.8° and 17.3° or less. Table 3 shows the peak area of each XRD pattern.

Figure 0007462243000005
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図18及び図19並びに表3の結果から、ピーク面積がバックグラウンドレベルであるアルミナと比較し、実施例1の無機層のピーク面積は8640°(2θ)・cpsであり、実施例1の無機層からヒドロキシ基に由来するピークが検出された。 From the results in Figures 18 and 19 and Table 3, compared to alumina, which has a peak area at the background level, the peak area of the inorganic layer of Example 1 was 8640° (2θ)·cps, and a peak derived from hydroxyl groups was detected in the inorganic layer of Example 1.

次に、得られたXRDパターンをリートベルト解析して各相の割合を求めた。図20は、上から順番に、実施例1のXRDパターンのフィッティング結果、並びにICSD(無機結晶構造データベース)に登録されたベーマイト、γアルミナ及びαアルミナのXRDパターンを示すグラフである。図21は、上から順番に、アルミナのXRDパターンのフィッティング結果、並びにICSDに登録されたαアルミナ及びベーマイトのXRDパターンを示すグラフである。表4は、リートベルト解析して得られた各相の割合である。Next, the obtained XRD pattern was subjected to Rietveld analysis to determine the proportion of each phase. Figure 20 is a graph showing, from the top, the fitting results of the XRD pattern of Example 1, and the XRD patterns of boehmite, gamma alumina, and alpha alumina registered in the ICSD (Inorganic Crystal Structure Database). Figure 21 is a graph showing, from the top, the fitting results of the XRD pattern of alumina, and the XRD patterns of alpha alumina and boehmite registered in the ICSD. Table 4 shows the proportions of each phase obtained by Rietveld analysis.

Figure 0007462243000006
Figure 0007462243000006

リートベルト解析の結果、ベーマイト相の存在割合がバックグラウンドレベルであるアルミナと比較し、実施例1の無機層は、ベーマイト相が56質量%であり、実施例1の無機層からヒドロキシ基に由来するピークが検出された。なお、実施例1の無機層のみ解析したが、実施例2の無機層も同様の材料及び方法で作製されているため、同様の結果になると予想される。As a result of Rietveld analysis, compared to alumina, in which the proportion of boehmite phase is at the background level, the inorganic layer of Example 1 had a boehmite phase of 56 mass%, and a peak derived from a hydroxyl group was detected in the inorganic layer of Example 1. Note that while only the inorganic layer of Example 1 was analyzed, the inorganic layer of Example 2 was also produced using the same materials and method, and therefore similar results are expected.

(TG(熱重量測定))
図22は、ベーマイト及び水酸化アルミニウムのTG曲線である。図22に示すように、ベーマイト又は水酸化アルミニウムを加熱した場合、脱水縮合でヒドロキシ基が脱離してアルミナが生成することによる重量減少が見られる。この結果から、ベーマイト又は水酸化アルミニウムのようなヒドロキシ基を有する無機物質を、焼結法のように、例えば1000℃以上に固体粉末を加熱する場合には、アルミナが生成される。そのため、このような焼結体では、本実施例のようなヒドロキシ基が検出されないと考えられる。
(TG (thermogravimetry))
Fig. 22 shows TG curves of boehmite and aluminum hydroxide. As shown in Fig. 22, when boehmite or aluminum hydroxide is heated, weight loss is observed due to the elimination of hydroxyl groups by dehydration condensation to generate alumina. From this result, when inorganic substances having hydroxyl groups such as boehmite or aluminum hydroxide are heated as solid powder to, for example, 1000°C or higher as in the sintering method, alumina is generated. Therefore, it is considered that hydroxyl groups as in this embodiment are not detected in such sintered bodies.

特願2020-125102号(出願日:2020年7月22日)の全内容は、ここに援用される。 The entire contents of Patent Application No. 2020-125102 (filing date: July 22, 2020) are incorporated herein by reference.

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present embodiment is not limited to this, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present embodiment.

本開示によれば、接着剤を介さずに無機層と樹脂層とが強固に接合された複合部材を提供することができる。According to the present disclosure, it is possible to provide a composite component in which an inorganic layer and a resin layer are firmly bonded without the use of an adhesive.

1 複合部材
10 無機層
20 樹脂層
21 樹脂
22 無機粒子
Reference Signs List 1 Composite member 10 Inorganic layer 20 Resin layer 21 Resin 22 Inorganic particles

Claims (7)

金属酸化物及び金属酸化水酸化物の少なくとも一方を含有する無機物質を含む無機層と、
前記無機層の表面に設けられ、樹脂と、前記樹脂内に分散され、前記無機層の前記無機物質と直接固着する無機粒子とを含有する樹脂層と、
を備え、
前記無機層の断面における気孔率は20%以下であり、
赤外分光法又はX線回折法で測定した場合に、前記無機層からヒドロキシ基に由来するピークが検出される、複合部材。
an inorganic layer including an inorganic material containing at least one of a metal oxide and a metal oxide hydroxide;
a resin layer provided on a surface of the inorganic layer, the resin layer containing a resin and inorganic particles dispersed in the resin and directly bonded to the inorganic substance of the inorganic layer;
Equipped with
The inorganic layer has a cross-sectional porosity of 20% or less,
A composite member, wherein a peak derived from a hydroxy group is detected from the inorganic layer when the composite member is measured by infrared spectroscopy or X-ray diffraction method.
前記無機層の断面における気孔率は10%以下である、請求項1に記載の複合部材。The composite member according to claim 1, wherein the porosity in the cross section of the inorganic layer is 10% or less. 前記無機粒子はヒドロキシ基を有する、請求項1又は2に記載の複合部材。The composite member according to claim 1 or 2, wherein the inorganic particles have hydroxyl groups. 前記無機粒子と前記無機層に含まれる無機物質とは連続して一体的に結合している、請求項1から3のいずれか一項に記載の複合部材。 A composite member according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic particles and the inorganic substance contained in the inorganic layer are continuously and integrally bonded. 前記無機粒子は前記無機層の無機物質に含まれる金属元素を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の複合部材。 A composite member according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic particles contain a metal element contained in the inorganic material of the inorganic layer. 前記樹脂層に対する前記無機粒子の含有率は10体積%以上70体積%以下である、請求項1から5のいずれか一項に記載の複合部材。A composite member according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of the inorganic particles in the resin layer is 10% by volume or more and 70% by volume or less. 前記無機層に含まれる無機物質は多結晶体である、請求項1から6のいずれか一項に記載の複合部材。 A composite member according to any one of claims 1 to 6, wherein the inorganic material contained in the inorganic layer is polycrystalline.
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